(57)【要約】【課題】デューティ比を設定する制御信号を用いて、デューティ制御とドロッパ制御とを切り替えることにより、可変電圧の出力動作を安定させる。【解決手段】入力電圧を変圧する圧電トランス１１と、入力電圧をＰＷＭ制御によって生成するドライブ部１２と、入力電圧をドロッパ制御によって可変する入力電圧可変部１０と、圧電トランス１１の出力電力を検出する出力検出部１６と、出力検出部１６の検出結果に応じてデューティ可変部１３のデューティ制御と入力電圧可変部１０のドロッパ制御とを切り替えて圧電トランス１１の出力動作を行なわせる制御部１４とを有し、制御部１４は、デューティ可変部１３のデューティ比を制御する信号に応じて入力電圧可変部１０のドロッパ制御による動作へ移行させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を変圧する圧電トランスと、
前記圧電トランスへ入力する電圧をＰＷＭ制御によって生成する圧電トランス駆動部と、
前記圧電トランスへ入力する電圧をドロッパ制御によって可変する入力電圧可変部と、
前記圧電トランスの出力電力を検出する出力検出部と、
前記出力検出部の検出結果に応じて前記圧電トランス駆動部のデューティ制御と入力電圧可変部のドロッパ制御とを切り替えて前記圧電トランスからの出力動作を行なわせる圧電トランス駆動制御部と、
を有し、
前記圧電トランス駆動制御部は、前記圧電トランス駆動部のデューティ比を制御する信号に応じて前記入力電圧可変部のドロッパ制御による動作へ移行させる、
圧電トランスを用いた電源装置。
【請求項２】
前記圧電トランス駆動制御部は、前記出力検出部の検出結果と前記圧電トランス駆動部のデューティ比を制御する信号とを比較し、該比較結果に応じて前記入力電圧可変部のドロッパ制御を行う、
請求項１記載の圧電トランスを用いた電源装置。
【請求項３】
前記圧電トランス駆動制御部は、前記圧電トランス駆動部のデューティ比を制御する信号が所定の値より小さいデューティ比を表すとき前記入力電圧可変部のドロッパ制御を行う、
請求項１記載の圧電トランスを用いた電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広範囲の電圧を出力する圧電トランスを用いた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真式プリンタ、複写機、除電器、空気洗浄機等では、低圧電源ならびに高圧電源が使用されている。これらの装置には、圧電トランスを用いて数ボルトから数キロボルトまで広範囲の電圧を出力することができる電源装置が使用されている。
【０００３】
上記のように広範囲の電圧を出力する電源装置は、ＰＷＭ制御によって生成した電圧を圧電トランスに供給して昇圧を行っている。圧電トランスの出力電圧は、ＰＷＭ制御において、パルス電圧のデューティ比を可変することによって制御している。
圧電トランスは、固有の共振周波数を複数有している。圧電トランスを、共振周波数の近傍で動作させると、入力電圧の変化に対して出力電圧が急峻に変化するようになって出力動作を制御することが難しくなる。
【０００４】
特許文献１に記載されている電源装置では、圧電トランスが上記の共振周波数近傍で動作することを避けると共に、デューティ制御では動作を安定させることが難しい電圧を出力するとき、ドロッパ制御によって出力電圧を制御している。
この電源装置は、デューティ制御とドロッパ制御との切り替えに用いる誤差増幅器を備えている。誤差増幅器は、コンパレータ等によって回路構成されており、当該コンパレータには、電源装置の出力電圧を検出する出力検出部の出力信号と、外部から設定基準電圧値が入力される。
【０００５】
上記のコンパレータは、出力検出部の出力信号と設定基準電圧値との差分を求め、この差分を示す信号を増幅する。上記の差分を示す信号が、所定の閾値より高いとき出力電圧値と設定基準電圧値とを一致させるようにデューティ比を制御する。このように制御したデューティ比が所定の値より小さくなっているとき、さらに電源装置の出力電圧を低下させる場合には、デューティ比を所定の小さい値に固定して、ドロッパ制御によって入力電圧を低下させ、前述の誤差増幅器に入力される出力検出部の出力信号と外部からの設定基準電圧値が一致するまで、上記の入力電圧を低下させている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０９７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来の電源装置では、出力電圧値に応じてデューティ制御からドロッパ制御に切り替わったとき、安定した出力電圧が検出されるため、デューティ制御による電圧制御に切り替わる場合が生じる。即ち、出力電圧の変更に伴ってデューティ制御とドロッパ制御が切り替わるとき、動作が不安定になることがあるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するために、デューティ比を設定する制御信号を用いて、デューティ制御とドロッパ制御とを切り替えることにより、出力が可能な電圧範囲における動作を安定させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る圧電トランスを用いた電源装置は、入力電圧を変圧する圧電トランスと、圧電トランスへ入力する電圧をＰＷＭ制御によって生成する圧電トランス駆動部と、圧電トランスへ入力する電圧をドロッパ制御によって可変する入力電圧可変部と、圧電トランスの出力電力を検出する出力検出部と、出力検出部の検出結果に応じて圧電トランス駆動部のデューティ制御と入力電圧可変部のドロッパ制御とを切り替えて圧電トランスからの出力動作を行なわせる圧電トランス駆動制御部とを有し、圧電トランス駆動制御部は、圧電トランス駆動部のデューティ比を制御する信号に応じて入力電圧可変部のドロッパ制御による動作へ移行させる。
【００１０】
好適には、圧電トランス駆動制御部が、出力検出部の検出結果と圧電トランス駆動部のデューティ比を制御する信号とを比較し、該比較結果に応じて入力電圧可変部のドロッパ制御を行う。
【００１１】
好適には、圧電トランス駆動制御部が、圧電トランス駆動部のデューティ比を制御する信号が所定の値より小さいデューティ比を表すとき、入力電圧可変部のドロッパ制御を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、広範囲の電圧を安定した動作で出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施形態による電源装置の構成を示すブロック図である。
図示した電源装置１は、入力電圧可変部１０、圧電トランス１１、ドライブ回路１２、デューティ可変部１３、制御部１４、整流部１５、出力検出部１６、電流検出比較部１７、基準電圧生成部１８ａ，１８ｂ、および、電圧検出比較部１９を備えている。
【００１４】
入力電圧可変部１０は、ダーリントン接続された二つのバイポーラトランジスタによって構成されたドロッパ型の定電圧回路を有している。
圧電トランス１１は、１次側にドライブ回路１２が接続され、２次側に整流部１５が接続されている。また、圧電トランス１１の１次側にはドライブ回路１２を介して入力電圧可変部１０が接続されている。
【００１５】
ドライブ回路１２は、インダクタおよびコンデンサによってＬＣ共振回路が構成され、当該ＬＣ共振回路の動作を制御する、例えばＭＯＳＦＥＴのスイッチング素子を備えている。また、ドライブ回路１２は、上記のスイッチング素子のゲートに接続してスイッチング動作を制御する、例えば２つのバイポーラトランジスタから成るプリドライブ回路を有している。
【００１６】
デューティ可変部１３は、ドライブ回路１２の動作を制御するように、例えば前述の２つのバイポーラトランジスタのスイッチング動作を制御するように接続されており、前述のドライブ回路１２と共に、圧電トランス１１に駆動電圧を供給する圧電トランス駆動部を成す。
制御部１４は、デューティ可変部１３および入力電圧可変部１０の動作を制御するように接続されており、圧電トランス１１の駆動電圧、さらに電源装置１の出力電圧を制御する圧電駆動制御部を成す。
【００１７】
整流部１５は、整流ダイオードおよび平滑コンデンサ等から成る整流回路を構成しており、高電位側の直流電圧を出力する端子に接続している。
出力検出部１６は、電源装置１の出力電圧を検出する電圧検出用抵抗１６ａと、電源装置１の出力電流を検出する、抵抗、コンデンサ、ならびにコンパレータ等からなる電流検出回路１６ｂとを有し、整流部１５に接続されている。
【００１８】
電流検出比較部１７は、基準電圧生成部１８ａから出力される基準電圧と、出力検出部１６が検出した出力電流値とを比較するように構成されている。
電圧検出比較部１９は、基準電圧生成部１８ｂから出力される基準電圧と、出力検出部１６が検出した出力電圧値とを比較するように構成されている。
電流検出比較部１７および電圧検出比較部１９の出力信号は、制御部１４へ入力されるように接続構成されている。
【００１９】
図２は、図１の電源装置の回路構成を示す説明図である。この図は、図１に示した電源装置１の具体的な回路の一例を示している。
電源装置１の入力端子Ｔ１には、外部から直流電圧ＶＩＮが供給される。入力端子Ｔ１から入力された直流電圧ＶＩＮは、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、ツエナーダイオードＤ１によって一定の電圧となるように調整され、基準電圧Ｖｒｅfが生成される。なお、上記の各素子によって構成されている回路は、図１に示した基準電圧生成部１８ａ，１８ｂに該当する。
【００２０】
入力端子Ｔ２には、外部から制御信号が入力される。制御信号は、電源装置１の出力電圧を設定する信号である。入力端子Ｔ２から入力された例えばパルス波の制御信号は、抵抗Ｒ２、およびインバータとして動作するように回路接続されたＮＡＮＤゲート等のＩＣ１によって当該電源装置１の回路に適合する信号に変換される。このように変換された制御信号は、制御部１４へ入力されるように接続構成されている。
【００２１】
なお、入力端子Ｔ３は、前述の入力電圧ＶＩＮの低電位側となるように外部接続され、例えば、ＧＮＤレベルに固定される。また、入力端子Ｔ４には、例えば電源装置１の出力電圧を示す表示手段等が接続される。
【００２２】
図２に例示した制御部１４は、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１９、コンデンサＣ４〜Ｃ６、ツエナーダイオードＤ２、トランジスタＴｒ１、およびコンパレータＩＣ３によって構成されている。
コンパレータＩＣ３は、反転入力端子に抵抗Ｒ１３を介してＩＣ１から出力された制御信号を入力する。また、コンパレータＩＣ３は、反転入力端子と出力端子との間に、直列接続された抵抗Ｒ１４とコンデンサＣ５によって構成された帰還経路を有している。
【００２３】
コンパレータＩＣ３の正入力端子には、抵抗Ｒ１６を介して出力検出部１６の検出信号が入力されるように接続構成されている。なお、図２の制御部１４は、出力検出部１６のＩＣ７および出力電流検出部１６ｂに接続して、電源装置１の出力電流を示す信号電圧を入力するように構成している。
このような制御部１４の構成は一例であり、電源装置１の出力電圧を示す信号電圧を入力し、同様に処理ができるように当該制御部１４の回路を構成してもよい。
【００２４】
コンパレータＩＣ３の出力端子には、抵抗Ｒ１１の一端および抵抗Ｒ１２の一端が接続されている。抵抗Ｒ１２の他端には、コンデンサＣ６の一端および抵抗Ｒ１８の一端が接続されている。
コンデンサＣ６の他端および抵抗Ｒ１８の他端は、接地されている。抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１８、コンデンサＣ６の接続点には、抵抗Ｒ１７の一端および抵抗Ｒ２２の一端が接続されている。抵抗Ｒ１７の他端には、前述の基準電圧Ｖｒｅfが供給されるように接続構成されている。抵抗Ｒ２２の他端はＩＣ８の出力端子が接続されている。
【００２５】
抵抗Ｒ１１の他端には、抵抗Ｒ１５の一端およびツエナーダイオードＤ２のカソードが接続されている。ツエナーダイオードＤ２のアノードには、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタのトランジスタＴｒ１のベースが接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタは、接地されている。
【００２６】
トランジスタＴｒ１のコレクタは、コンデンサＣ４の一端および抵抗Ｒ１９の一端に接続されている。抵抗Ｒ１９の他端は、入力電圧可変部１０に接続されている。コンデンサＣ４の他端は、抵抗Ｒ１５の他端に接続されている。
【００２７】
図２の入力電圧可変部１０は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタからなるトランジスタＴｒ１０，Ｔｒ１１、抵抗Ｒ２３、および、ダイオードＤ３によってドロッパ回路を構成している。
【００２８】
トランジスタＴｒ１０のコレクタおよびトランジスタＴｒ１１のコレクタには、入力電圧ＶＩＮが供給される。トランジスタＴｒ１０とトランジスタＴｒ１１は、ダーリントン接続され、トランジスタＴｒ１０のベースにトランジスタＴｒ１１のエミッタが接続されている。
トランジスタＴｒ１１のベースには、前述の制御部１４を構成する抵抗Ｒ１９の他端が接続されている。
【００２９】
トランジスタＴｒ１０のエミッタは、入力電圧可変部１０の出力点であり、直列接続された抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２５を介してインダクタＬ１へ接続されている。
抵抗Ｒ２３の一端は、トランジスタＴｒ１０,Ｔｒ１１のコレクタに接続し、抵抗Ｒ２３の他端は、トランジスタＴｒ１１のベースに接続されている。
ダイオードＤ３のアノードは、トランジスタＴｒ１０のエミッタに接続し、ダイオードＤ３のカソードは、トランジスタＴｒ１１のベースに接続されている。
【００３０】
ＩＣ８の出力端子には、前述のように抵抗Ｒ２２が接続され、さらにコンデンサＣ７の一端が接続されている。コンデンサＣ７の他端には、抵抗Ｒ２１の一端が接続されている。抵抗Ｒ２１の他端には、抵抗Ｒ２０の一端およびＩＣ８の反転入力端子が接続されている。抵抗Ｒ２０の他端には、基準電圧Ｖｒｅｆが供給されるように接続構成されている。
【００３１】
ＩＣ８の正入力端子には、出力検出部１６の電圧検出用抵抗１６ｂが接続されている。
ＩＣ８、抵抗Ｒ２０〜Ｒ２２、およびコンデンサＣ７によって構成される回路は、図１の電圧検出比較部１９に該当する。なお、図１の電流検出比較部１７に該当する回路は、図２の制御部１４に含めて構成している。
【００３２】
図２の電源装置１は、図１に示した電源装置１と同様に圧電トランス１１、ドライブ回路１２、デューティ可変部１３、整流部１５、出力検出部１６を備えている。また、圧電トランス１１の１次側へ供給する電圧のスイッチング周波数を司る発振回路２０を有している。
【００３３】
図２の電源装置１の動作のうち、本発明の特徴を有する制御部１４の動作を主に説明する。
図３および図４は、図２の電源装置の動作を示す説明図である。この図は、図２の電源装置１の各部で観測される信号波形を示している。
図３（Ａ）には、図２のコンパレータＩＣ３の反転入力端子で観測される波形（１）、コンパレータＩＣ３の正入力端子で観測される波形（２）、コンパレータＩＣ３の出力端子で観測される波形（３）が示されている。また、抵抗Ｒ１０と圧電トランス１１との接続点Ｐ１で観測される波形（４）が示されている。
【００３４】
前述のように構成された回路によって基準電圧Ｖｒｅfが生成される。また、外部から入力した制御信号のレベル変換が行われる。この制御信号は、前述のように電源装置１の出力電圧を設定する信号であり、ＰＷＭ制御において生成される電圧を定めるデューティ比を表している。即ち、この制御信号は、デューティ可変部１３の動作を制御する信号である。
【００３５】
コンパレータＩＣ３は、反転入力端子へＩＣ１の出力信号、即ち前述の制御信号を入力し、正入力端子に出力検出部１６から出力される出力検出信号を入力する。
コンパレータＩＣ３の出力端子には、制御信号の電圧値と前述の出力検出値を示す電圧値との電位差を表す電圧が出力される。このように、コンパレータＩＣ３は、電源装置１から実際に出力されている値と、例えば外部から入力した制御信号によって設定される出力値との誤差を求める誤差増幅器として動作する。
【００３６】
図２に例示した制御部１４は、ＰＷＭ制御においてＯＮデューティ比（以下、ＯＮデューティ比をデューティ比と記載する）が小さくなり、回路動作が不安定になるとき、コンパレータＩＣ３の出力端子の電圧が高くなる。即ち、制御部１４は、コンパレータＩＣ３が、制御信号の電圧と出力検出部１６からの検出信号の電圧とを比べることによってデューティ比を変化させるように回路構成されている。
【００３７】
コンパレータＩＣ３の出力電圧は、デューティ可変部１３に当該出力電圧値に応じたデューティ比を設定させるとともに、トランジスタＴｒ１の動作状態、詳しくはトランジスタＴｒ１のコレクタ‐エミッタ間に流れる電流を制御する。
デューティ可変部１３が、コンパレータＩＣ３の出力電圧を用いてデューティ比を設定したとき、このデューティ比が所定の値よりも小さくなった場合には上記のツエナーダイオードＤ２に逆電流が流れる。
【００３８】
具体的には、図２に示した制御部１４は、コンパレータＩＣ３から出力されて抵抗Ｒ１１を介した電圧が、ツエナーダイオードＤ２のツエナー電圧以上になったとき、トランジスタＴｒ１のコレクタ‐エミッタ間に電流が流れる。このようにトランジスタＴｒ１に電流が流れると、入力電圧可変部１０のドロッパ制御回路を構成するトランジスタＴｒ１１ならびにトランジスタＴｒ１０のベース電圧が低下する。各トランジスタのベース電圧が所定の電圧へ低下した入力電圧可変部１０は、入力電圧ＶＩＮのドロッパ制御を行って、インダクタＬ１もしくは圧電トランス１１の１次側へ供給する電圧を低下させる。
【００３９】
図２に示した発振回路２０は、例えばコンパレータ、ペアダイオード、抵抗等によって回路構成されており、圧電トランス１１の１次側へ供給する電圧の周波数を発生させる、換言するとデューティ制御を行うパルス周波数を発生する回路である。発振回路２０は、前述の接続点Ｐ１を介して、圧電トランス１１から波形（４）のような同期信号を入力し、この信号に基づく発振動作を行う。発振回路２０の出力信号は、デューティ可変部１３へ出力される。
【００４０】
図３（Ｂ）には、前述の波形（４）、図２のコンパレータＩＣ５の反転入力端子で観測される波形（５）、コンパレータＩＣ５の正入力端子で観測される波形（６）、コンパレータＩＣ５の出力端子で観測される波形（７）が示されている。
図４（Ａ）には、前述の波形（７）、図２のコンパレータＩＣ６の反転入力端子で観測される波形（８）、コンパレータＩＣ６の正入力端子で観測される波形（９）、コンパレータＩＣ６の出力端子で観測される波形（１０）が示されている。
【００４１】
図２に示したデューティ可変部１３は、コンパレータＩＣ４〜ＩＣ６によって回路構成されている。デューティ可変部１３は、前述のように発振回路２０の出力信号を入力すると共に、制御部１４を構成するコンパレータＩＣ３の出力信号を入力する。
コンパレータＩＣ４とコンパレータＩＣ６には、各々発振回路２０の出力信号が入力される。コンパレータＩＣ６は、コンパレータＩＣ４の出力信号を反転させた信号を出力するように接続されている。
【００４２】
コンパレータＩＣ５は、制御部１４の出力信号とコンパレータＩＣ６の出力信号とを入力し、また、自らの出力信号をコンパレータＩＣ４の出力信号に重畳して、前述の入力信号に応じたデューティ比を示す波形（７）のような信号を生成する。
コンパレータＩＣ４の出力信号とコンパレータＩＣ５の出力信号とを重畳させた信号は、デューティ可変部１３の出力信号としてドライブ回路１２へ入力される。
【００４３】
図４（Ｂ）には、前述の波形（１０）、図２のドライブ回路１２を構成するスイッチングトランジスタＴｒ３のゲートで観測される波形（１１）、スイッチングトランジスタＴｒ３とインダクタＬ１との接続点Ｐ２で観測される波形（１２）、インダクタＬ１と圧電トランス１１との接続点Ｐ３で観測される波形（１３）が示されている。
【００４４】
ドライブ回路１２は、インダクタＬ１とコンデンサＣ３によって構成される共振回路を有し、当該共振回路の動作を、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴのスイッチングトランジスタＴｒ３が制御するように回路構成されている。
インダクタＬ１の入力端部は、入力電圧可変部１０の出力電圧が供給されるように、例えば抵抗を介して当該入力電圧可変部１０の出力点に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ３のドレインは、インダクタＬ1の中間タップに接続され、ソースは接地されている。
また、インダクタＬ１の中間タップには、コンデンサＣ３の一端が接続されている。コンデンサＣ３の他端は、接地されている。即ち、コンデンサＣ３の両端にはスイッチングトランジスタＴｒ３のドレインとソースが各々接続されている。インダクタＬ１の出力端部は、圧電トランス１１の１次側端子、詳しくは高電位側の端子に接続されている。なお、圧電トランス１１の１次側の低電位側端子は接地されている。
【００４５】
デューティ可変部１３の出力信号は、前述のペアトランジスタのプリドライブ回路を介してスイッチングトランジスタＴｒ３のゲートへ入力される。
スイッチングトランジスタＴｒ３は、ゲートへ入力される波形（１１）のような信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ動作を行い、コンデンサＣ３の両端の短絡と解放とを繰り返す。このとき、スイッチングトランジスタＴｒ３のソースには波形（１２）のような電圧が生じる。
【００４６】
ドライブ回路１２は、上記のようなスイッチング動作によってインダクタＬ１とコンデンサＣ３とを共振させ、インダクタＬ１の出力端部に発生させた波形（１３）のような駆動電圧を圧電トランス１１へ供給する。
圧電トランス１１は、上記のような駆動電圧を入力し、２次側端子に所定の電圧を発生する。圧電トランス１１の出力電圧は、整流部１５によって直流電圧に整流され、例えば図１の負荷２へ供給される。
【００４７】
出力検出部１６は、上記のように電力を出力している整流部１５から出力電圧ならびに出力電流を検出する。出力検出部１６の検出信号は、前述のように制御部１４へ入力され、コンパレータＩＣ３によって処理が行われる。
【００４８】
図５〜図８は、図２の電源装置の動作を示す説明図である。
図５（Ａ）には、図２の電源装置１が５．３［ｋＶ］の電圧を出力しているとき、コンパレータＩＣ３の反転入力端子で観測される波形（２１）が示されている。また、コンパレータＩＣ３の正入力端子で観測される波形（２２）、コンパレータＩＣ３の出力端子で観測される波形（２３）、抵抗Ｒ１０と圧電トランス１１との接続点Ｐ１で観測される波形（２４）が示されている。
図５（Ｂ）には、図２の電源装置１が２．０［ｋＶ］の電圧を出力しているとき、上記の各部で観測される波形（２１）〜（２４）が示されている。
【００４９】
電源装置１は、自ら出力する電圧が低いとき、即ち、図５（Ａ）に示した出力電圧５．３［ｋＶ］の動作よりも出力電圧２．０［ｋＶ］の動作を示す図５（Ｂ）において、コンパレータＩＣ３の出力電圧を表す波形（２３）が高くなる。すると、入力電圧可変部１０が稼働し、ドロッパ制御が行われる。
【００５０】
図６（Ａ）には、図２の電源装置１が５．３［ｋＶ］の電圧を出力しているとき、接続点Ｐ１で観測される波形（２４）、コンパレータＩＣ５の反転入力端子で観測される波形（２５）が示されている。また、コンパレータＩＣ５の正入力端子で観測される波形（２６）、コンパレータＩＣ５の出力端子で観測される波形（２７）が示されている。
図６（Ｂ）には、図２の電源装置１が２．０［ｋＶ］の電圧を出力しているとき、上記の各部で観測される波形（２４）〜（２７）が示されている。
【００５１】
図２のコンパレータＩＣ３の出力電圧は、前述のように電源装置１の出力電圧が低くなると逆に高くなる。コンパレータＩＣ５の反転入力端子で観測した電圧、即ちコンパレータＩＣ３の出力電圧を、抵抗Ｒ１２を介して観測した電圧を表した図６（Ａ），（Ｂ）の波形（２５）は、図６（Ａ）に比べて図６（Ｂ）において高い値を示している。
また、図６（Ａ），（Ｂ）に示した波形（２７）は、デューティ可変部１３の出力信号の波形を示している。波形（２７）について、電源装置１の出力電圧が高い場合の図６（Ａ）と電源装置１の出力電圧が低い場合の図６（Ｂ）とを比べたとき、図６（Ａ）に比べて図６（Ｂ）のデューティ比が小さくなっている。
【００５２】
図７（Ａ）には、図２の電源装置１が５．３［ｋＶ］の電圧を出力しているとき、コンパレータＩＣ５の出力端子で観測される波形（２７）、コンパレータＩＣ６の反転入力端子で観測される波形（２８）が示されている。また、コンパレータＩＣ６の正入力端子で観測される波形（２９）、コンパレータＩＣ６の出力端子で観測される波形（３０）が示されている。
図７（Ｂ）には、図２の電源装置１が２．０［ｋＶ］の電圧を出力しているとき、上記の各部で観測される波形（２７）〜（３０）が示されている。
【００５３】
デューティ可変部１３を構成する、コンパレータＩＣ４の正入力端子とコンパレータＩＣ６の反転入力端子には、波形（２８）のような信号が入力される。この信号は、前述の接続点Ｐ１で観測される信号と同一であり、圧電トランス１１からフィードバックされた同期信号である。
【００５４】
デューティ可変部１３は、上記の同期信号に同期させて各コンパレータＩＣ４〜ＩＣ６を動作させ、コンパレータＩＣ４の出力信号とコンパレータＩＣ５の出力信号とを重畳することによって波形（２７）のような出力信号を生成している。
ドライブ回路１２は、デューティ可変部１３から出力された波形（２７）のような出力信号を用いてスイッチングトランジスタＴｒ３を動作させ、インダクタＬ１とコンデンサＣ３の共振を制御する。
【００５５】
図８（Ａ）には、図２の電源装置１が５．３［ｋＶ］の電圧を出力しているとき、コンパレータＩＣ６の出力端子で観測される波形（３０）、ドライブ回路１２を構成するスイッチングトランジスタＴｒ３のゲートで観測される波形（３１）が示されている。また、スイッチングトランジスタＴｒ３とインダクタＬ１との接続点Ｐ２で観測される波形（３２）が示されている。
図８（Ｂ）には、図２の電源装置１が２．０［ｋＶ］の電圧を出力しているとき、上記の各部で観測される波形（３０）〜（３３）が示されている。
【００５６】
図８（Ａ），（Ｂ）に示した波形（３１）は、ドライブ回路１２の出力信号である。波形（３１）は、スイッチングトランジスタＴｒ３のＯＮ／ＯＦＦ動作を示す。即ち、波形（３１）は、インダクタＬ１とコンデンサＣ３との共振動作のタイミングを表している。
図８（Ｂ）の波形（３１）は、図８（Ａ）の波形（３１）に比べてディーティ比が５０％から離れて小さくなっている。
図８（Ｂ）の波形（３２）は、図８（Ａ）の波形（３２）に比べて振幅が大きくなっており、圧電トランス１１の１次側へ印加される駆動電圧も、図８（Ｂ）に示す動作において、同様に大きくなる。
【００５７】
ここまで説明したように、制御部１４がデューティ可変部１３ならびに入力電圧可変部１０の制御を行っている。このとき、制御部１４は、ドライブ回路１２、デューティ可変部１３などの電源装置１を構成する各回路の動作が不安定になるような小さなデューティ比で動作することを避けるように制御を行う。換言すると、制御部１４は、上記のような小さいデューティ比を用いることなく、広い範囲の電圧を出力するように各部の制御を行っている。
【００５８】
ドライブ回路１２から出力された電圧は、圧電トランス１１の１次側へ供給する。圧電トランス１１の２次側に生じた電力は、整流部１５によって整流されて直流電力が出力される。整流部１５から出力された直流電力は、負荷２へ電源電力として供給される。
【００５９】
以上のように第１の実施形態の電源装置によれば、制御部１４が、外部から入力したＰＷＭ制御のデューティ比を表す制御信号と、出力検出部１６から出力された検出信号とを比較し、比較結果に応じて入力電圧可変部１０のドロッパ制御を行っている。
そのため、電源装置１が小さな電圧を出力する場合に、ＰＷＭ制御からドロッパ制御への切り替えを適切に行うことができる。
また、電源装置１が、ドロッパ制御へ移行するときの回路動作が不安定になることを防ぐことができ、可変出力電圧の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態による電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電源装置の回路構成を示す説明図である。
【図３】図２の電源装置の動作を示す説明図である。
【図４】図２の電源装置の動作を示す説明図である。
【図５】図２の電源装置の動作を示す説明図である。
【図６】図２の電源装置の動作を示す説明図である。
【図７】図２の電源装置の動作を示す説明図である。
【図８】図２の電源装置の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…電源装置、２…負荷、１０…入力電圧可変部、１１…圧電トランス、１２…ドライブ回路、１３…デューティ可変部、１４…制御部、１５…整流部、１６…出力検出部、１６ａ…電圧検出用抵抗、１６ｂ…電流検出回路、１７…電流検出比較部、１８ａ，１８ｂ…基準電圧生成部、１９…電圧検出比較部、２０…発振回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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